(57)【要約】【課題】光源ソケットに保持された光源が反射鏡の光源ソケットに臨む開口を通して配設されたスポットライトにおいて、照度分布の中落ちを防止し、光効率を高める。【解決手段】スポットライト１は、光源ソケット３に保持された光源２と、光源２の光を反射する第１、第２反射鏡４、５と、反射光を選択するアパーチャー７と、アパーチャー７からの通過光を屈折する集束レンズ９とを備える。第１反射鏡４は、光源ソケット３に臨む開口４２及びアパーチャー７に臨む開口４３を有した断面略半楕円形の反射面４１を備え、第２反射鏡５は第１反射鏡４と共通の焦点を有する断面楕円の一部形状を成し、光源ソケット３に配設される。第１反射鏡４の反射光２４と開口４２からの漏れ光２６の第２反射鏡５による反射光２５とが同じ焦点７１に集光される。これにより、照度分布の中落ちを防止でき、光斑を無くすことができ、光効率が高まる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源ソケットに保持される光源と、前記光源からの光を反射する反射鏡と、前記反射鏡からの反射光を選択するアパーチャーと、前記アパーチャーから出力される通過光を屈折させる光学部材と、を備え、前記光源と反射鏡とアパーチャーと光学部材は共通の光軸上に配置されてなるスポットライトであって、
前記反射鏡は、第１反射鏡と第２反射鏡を有し、
前記第１反射鏡は、前記アパーチャーに臨む面と、前記光源ソケットに臨む面が開放され、光軸を軸とし、前記アパーチャー側に開口した断面略半楕円形の反射面を有し、
前記第２反射鏡は、前記光源ソケットに取り付けられていることを特徴とするスポットライト。
【請求項２】
前記第２反射鏡は、前記第１反射鏡と共通の焦点を有する断面楕円の一部形状を有することを特徴とする請求項１に記載のスポットライト。
【請求項３】
前記第２反射鏡は、前記第１反射鏡の焦点の近傍点を中心とする球面形状であることを特徴とする請求項１に記載のスポットライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源の光を反射鏡で反射させ、集束レンズにより屈折して照射するスポットライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のスポットライトの光学系で用いられる反射鏡は球面を成し、光源は反射鏡の回転軸である光軸に対して垂直に設置され、光源取り付け穴は反射鏡に設けられることはなかった。このようなスポットライトを図４に示す。このスポットライト１００においては、光源１０２は反射鏡１０４の回転軸の光軸１１０に対して垂直に設置され、筐体１０５内に設けたスライド機構（不図示）によって光源１０２と反射鏡１０４を移動させることにより、集束レンズ１０６を通して照射される照射パターン径を変え、一台で狭角から広角の照射パターンを実現している。また、反射鏡１０４が球面であるので、直射光と反射光を同経路とすることにより、図４に示すように、光軸１１０を中心とする照度分布特性２００は、直射光と反射光による配光違いによる縞を発生させることなく、滑らかな照射パターンとなる。
【０００３】
このような構成のスポットライト１００は、反射鏡１０４が光源１０２の光により光軸１１０近傍の面を中心として温度が上昇し、光源１０２が高出力の場合に、反射鏡１０４の反射面部材によっては、反射面の熱変形や表面コーティング材と下地材との熱化学変化等により反射光率が劣化するなど、高出力光源の使用には不向きであった。
【０００４】
これに対し、光効率の良い楕円形の反射鏡を用い、光源を光軸に対して平行に設置したスポットライトが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなスポットライトを図５に示す。このスポットライト１０１は、筐体１０５内に光源１０２の光軸１１０方向に移動自在なスライドボックス１０７と、楕円形の反射鏡１０８とを備え、反射鏡１０８には、光源ソケット１０３を臨む開口１０９が形成され、光源１０２が開口１０９を貫通して光軸１１０と平行に配設され、アパーチャー１１１及び集束レンズ１０６を介して光が出射される。
【０００５】
光源１０２の発光部の中心を反射鏡１０８の焦点に配置し、他の焦点位置にアパーチャー１１１を設けることにより、アパーチャー１１１を擬似光源とし、光源１０２と反射鏡１０８とアパーチャー１１１とを一体に移動させて照射パターン径を変えて、一台で狭角から広角の照射パターンを実現している。この光学系においては、直射光が殆どアパーチャー１１１を通過しないことにより、直射光と反射光による配光違いによる縞を発生させることなく、滑らかな照射パターンを実現できる。
【０００６】
しかしながら、上記スポットライト１０１においては、開口１０９から光源１０２の光が漏れるため、照度分布の中心照度が低下する。このとき、開口１０９の開口径が小さい場合は、照度分布の中心照度の低下が少なく、光効率の劣化も少ないが、光源１０２の取替えの際などに、光源１０２が開口１０９に接触して傷が付き、破損の原因となる。このため、開口１０９を必要以上に小さくできず、開口１０９からの光の漏れを避けることができない。また、開口１０９からの漏れ光は、光軸１１０に近く、光軸１１０に対して平行に近いため、反射光の中でも最も中心照度に与える影響が大きい。
【０００７】
従って、図５に示すように、スポットライトの照度分布特性２００は、照射パターン中心部の照度が低くなる中落ちと呼ばれる現象が生じていた。
【０００８】
特に、光源に高ワットのハロゲンランプを用いたときには、フィラメントのコイルが長くなり、加えて小型化要求のため、低ワットと同等の小さい反射鏡を共用する場合は、フィラメントはその中心を反射鏡の焦点に合わせるため、フィラメントが長い分、開口１０９に近付き、開口１０９から漏れる光量も増加する。従って、高ワットのランプを用いたスポットライトでは、特に中落ちによる効率低下が生じ易い。
【特許文献１】特開２００４−３１０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、光源ソケットに保持された光源が反射鏡の光源ソケットに臨む開口を通して配設されたスポットライトにおいて、照度分布の中落ちを抑制し、光効率を高めることができるスポットライトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、光源ソケットに保持される光源と、前記光源からの光を反射する反射鏡と、前記反射鏡からの反射光を選択するアパーチャーと、前記アパーチャーから出力される通過光を屈折させる光学部材と、を備え、前記光源と反射鏡とアパーチャーと光学部材は共通の光軸上に配置されてなるスポットライトであって、前記反射鏡は、第１反射鏡と第２反射鏡を有し、前記第１反射鏡は、前記アパーチャーに臨む面と、前記光源ソケットに臨む面が開放され、光軸を軸とし、前記アパーチャー側に開口した断面略半楕円形の反射面を有し、前記第２反射鏡は、前記光源ソケットに取り付けられているものである。
【００１１】
請求項２の発明は、前記第２反射鏡は、前記第１反射鏡と共通の焦点を有する断面楕円の一部形状を有するものである。
【００１２】
請求項３の発明は、前記第２反射鏡は、前記第１反射鏡の焦点の近傍点を中心とする球面形状であるものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、第１反射鏡の光源ソケットに臨む面の開口から漏れた光源からの光を第２反射鏡で反射して光学部材に到達させることができるので、照度分布の中心照度が低下する中落ちを軽減でき、照射光の光斑を低減できると共に、光効率を高めることができる。また、第１反射鏡の光源ソケット側の開口を大きくできるので、光源取替えの際、取替え作業が容易になり、光源の反射鏡と接触による破損も低減できる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、第１反射鏡及び第２反射鏡からの反射光を略同じ位置に集光させることができるので、効率的に光学部材へ到達する光を増やすことができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、第２反射鏡からの反射光が、反射位置に関係なく略一様のレベルで第１反射鏡の焦点に位置される光源近傍に集光され、第１反射鏡で反射されて光学部材へ到達されるので、照度分布の中心付近において低減される照度を略同じ反射光量で上昇させることができ、照度分布をより滑らかにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の第１の実施形態に係るスポットライトについて、図面を参照して説明する。図１は本実施形態に係るスポットライトの構成を示す。なお、図中の右側には、照度分布特性を合わせて示す。
【００１７】
スポットライト１は、光源ソケット３に保持される光源２と、光源２からの光を反射する第１反射鏡４及び第２反射鏡５と、光源２と第１、第２反射鏡４、５とを収容し、光源２の光軸１１方向に移動自在なスライドボックス６と、スライドボックス６に設けられ、第１、第２反射鏡４、５で反射された反射光を選択するアパーチャー７と、スライドボックス６を収容する筐体８と、アパーチャー７を通過した光を屈折させる集束レンズ（光学部材）９とを備える。光源２と第１、第２反射鏡４、５とアパーチャー７と集束レンズ９は共通の光軸１１上に配置されている。
【００１８】
光源２は、ハロゲンランプや白熱電球等で構成されており、その口金（不図示）が光源ソケット３のソケット部３１に装着されて電力が供給されると、光源２の発光体を収納するバルブ２１内に封入されたフィラメント２２が熱放射によって発光する。
【００１９】
光源ソケット３は、光源２の口金を装着するソケット部３１と、ソケット部３１を固定するソケット台座３２を有し、スライドボックス６に固定された支持具６１により支持されている。
【００２０】
第１反射鏡４は、光軸１１を軸とし、アパーチャー７側に開口した断面半楕円形の凹型の反射面４１を有し、光源ソケット３に臨む面に開口４２を有し、アパーチャー７に臨む面に開口４３を有する。これら開口４２から開口４３に向けて、光源２が光軸１１と平行に配設される。光源２は、第１反射鏡４の頂点側にフィラメント２２の長軸が共通の光軸１１に略一致するように配置される。この第１反射鏡４と光源２から成る光学系においては、光源２の直接光が殆どアパーチャー７を通過しない。
【００２１】
第２反射鏡５は、第１反射鏡４と光軸１１上に共通の焦点を有し、光軸１１を軸とし、断面が楕円の一部形状を成す反射面５１を有し、反射面５１の中央部において、第２反射鏡５を光源ソケット３に取り付けるための開口５２を有している。このとき、第２反射鏡５は、第１反射鏡４の開口４２を外囲するように光源ソケット３に取り付けられ、開口４２を通過してきた光源２からの漏れ光２６を反射して、再び開口４２を通してアパーチャー７側に送出する。
【００２２】
スライドボックス６は、光源２と、光源ソケット３と、第１、第２反射鏡４、５とを収容するための内部空間を有し、支持具６１によって、光源ソケット３と反射鏡４が支持されている。また、スライドボックス６の光出射側のアパーチャー７は、その中心が光軸１１と略一致するように配置されており、光源２からの直接光と反射光が選択されて通過することにより、疑似光源が生成される。このスライドボックス６は、筐体８に設けたスライド機構（不図示）によって、前後にスライドすることで、光源２と第１、第２反射鏡４、５とアパーチャー７とが互いの光学関係を保った状態で集束レンズ９に対して近接、離間する。このスライド移動により、１台で照射パターン径を変えて、狭角から広角の照射パターンを実現することができる。
【００２３】
筐体８は、スライドボックス６を光軸１１方向に移動可能とする内部空間を有し、光出射側の前端部に設けられた開口を覆い、かつ、光軸が光軸１１と略一致するように集束レンズ９が設けられている。集束レンズ９は、アパーチャー７に生成された擬似光源からの光を集光するものであって、例えば、フルネルレンズや平凸レンズで構成され、入射光を光軸１１に近づけるように屈折する。
【００２４】
次に、上述した構成により得られるスポットライト１の照度分布特性について説明する。スポットライト１においては、第１、第２反射鏡４、５はそれぞれ、光軸１１上で光源２の配置される側にある第１焦点２３と、アパーチャー７の配置される側にある第２焦点７１とを有しており、これら２つの焦点は、各反射鏡の楕円形状により決定される。ここで、第１反射鏡４と第２反射鏡５とは、光軸１１上で共通の焦点を有し、第２反射鏡５ａの第１焦点と第２焦点は、それぞれ第１反射鏡４の第１焦点２３と第２焦点７１とに一致し、互いの第１、第２焦点がそれぞれ同位置に設定されている。また、光源２は、フィラメント２２の中心部が第１焦点２３に位置するように配設されている。
【００２５】
従って、光源２からの光が第１反射鏡４で反射された反射光２４と、漏れ光２６が第２反射鏡５で反射された反射光２５とは、アパーチャー７上の第２焦点７１に集光される。このとき、開口４２からの漏れ光２６は、光軸１１に近く、反射光の中でも最も中心照度に影響を与える光線である。このため、開口４２からの漏れ光２６が第２反射鏡５で反射されて、アパーチャー７に集光されることにより、従来、中心照度が低下していた照度分布特性を、図１の右側に示す照度分布特性２０のように、中心照度の低下を無くすことができ、光効率を高めることができる。なお、ここでの照度分布特性２０は光学系の構成に基づくシミュレーションのデータを示す。
【００２６】
このように、本実施形態のスポットライト１によれば、第１反射鏡４の光源ソケット３に臨む面が開放された開口４２から漏れた光を第２反射鏡５で反射して集束レンズ９に到達させることができるので、照度分布特性２０における中心照度の低下を軽減し、光斑を無くし、光効率を高めることができる。また、第２反射鏡５の反射光による光効率の向上により、第１反射鏡４の開口４２を大きくできるので、光源取替えの際、取替え作業が容易になり、光源２の第１反射鏡４と接触による破損も低減できる。また、第１反射鏡４及び第２反射鏡５からの反射光を略同じ焦点位置に集光させることができるので、効率的に集束レンズ９へ到達する光を増やすことができ、照度分布特性２０の中心照度の低下をより軽減して、光効率を高めることができる。
【００２７】
次に、本発明における第２の実施形態に係るスポットライトについて図２を参照して説明する。スポットライト１ａは、第２反射鏡５ａを第１反射鏡４に接するように配設し、光源ソケット３に固定した点が前記第１の実施形態と異なる。
【００２８】
本実施形態において、第２反射鏡５ａは、反射面５１と、その中心側の開口の背面側に形成した円筒台５３を有し、この円筒台５３をソケット部３１に外接して光源ソケット３に固定される。反射面５１は、前述と同様に、断面楕円の一部形状を有する。第２反射鏡５ａの第１焦点と第２焦点は、それぞれ第１反射鏡４の第１焦点２３と第２焦点７１とに一致している。従って、第１反射鏡４と第２反射鏡５ａとからの反射光は、第２焦点７１に集光され、集束レンズ９で屈折されて、照射光となる。このとき、第２反射鏡５ａの反射面５１が第１反射鏡４の開口４２に近いので、第２反射鏡５ａからの反射光が第１反射鏡４の裏面で反射されることが殆どなく、第２反射鏡５ａからの反射光を効率良くアパーチャー７側に反射することができる。
【００２９】
第２反射鏡５ａは、耐温度の点で通常の樹脂に銀コーティングして反射面を形成するのではなく、例えば、反射面５１を形成する反射板を含む全体をアルミ部材で形成する。アルミ部材は、光の反射率が銀部材と比較して殆ど変わらず（例えば、銀反射率９７％、アルミ反射率９４％）、放熱性に優れている。従って、第２反射鏡５ａは、第１反射鏡４の開口４２を塞ぐことにより温度上昇があっても、放熱性が良いので、漏れ光の温度による影響を少なくして、漏れ光の反射量を高めることができ、上記の構成が可能となる。
【００３０】
このように、本実施形態のスポットライト１ａによれば、第２反射鏡５ａを第１反射鏡４に接するように配設したことにより、第２反射鏡５ａからの漏れ光２６の反射光が第１反射鏡４の裏面で反射される光量を低減することができ、光効率を高めることができる。
【００３１】
次に、本発明における第３の実施形態に係るスポットライトについて図３を参照して説明する。スポットライト１ｂは、第２反射鏡５ｂを第１反射鏡４の第１焦点２３の近傍点を中心とする球面形状とした点が前記第１の実施形態と異なる。
【００３２】
本実施形態において、第２反射鏡５ｂは、球面形状の反射面５４を有する。反射面５４は、第１焦点２３を中心とする球面形状を成すので、第１反射鏡４の開口４２からの漏れ光２６は、反射面５４で第１焦点２３に向けて反射される。従って、光源２からの直接光である漏れ光２６が第２反射鏡５ｂで反射された反射光は、直接光と略同じ光路で光源２のフィラメント２２近傍に戻され、光源２の光と共に再放射され、第１反射鏡４で反射されてアパーチャー７の第２焦点７１に集光され、集束レンズ９へ到達される。
【００３３】
ここに、第２反射鏡５ｂの反射面５４は第１焦点２３から等距離の位置にある。従って、第２反射鏡５ｂからの反射光が、反射位置に関係なく略一様のレベルで第１反射鏡４の第１焦点２３に位置する光源２近傍に集光される。
【００３４】
これにより、第２反射鏡５ｂからの一様レベルの反射光に基づいて、照度分布の中心付近で低減される照度を低減範囲に亘って略同じ反射光量で上昇させることができ、図３の右側に示すように、照度分布特性２０の中落ちを無くして照度レベルを一様にし、より滑らかにすることができる。また、例えば、光源２がフロストランプの場合は、光が拡散されるので、照射パターンの中心近傍から離れるに従ってなだらかに第２反射鏡５ｂからの反射光量を微増して、中落ちを無くし、照射パターンを滑らかにできる。
【００３５】
なお、本発明は上記各種の実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。上記実施形態では、第１反射鏡と第２反射鏡の２つを用いたが、３つ以上の反射鏡を用いてもよい。また、反射鏡を金属部材で形成し、反射面の裏面側に凹凸を形成して放熱性を高めることもできる。また、反射鏡の楕円断面形状を１つの楕円曲線ではなく、複数の楕円曲線を結んだ曲線形状で形成し、又は、釣鐘形状とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るスポットライトの側断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るスポットライトの側断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るスポットライトの側断面図。
【図４】従来のスポットライトの側断面図。
【図５】従来の他のスポットライトの側断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１、１ａ、１ｂ  スポットライト
２  光源
３  光源ソケット
４  第１反射鏡（反射鏡）
４１  反射面
４２、４３  開口
５、５ａ、５ｂ  第２反射鏡（反射鏡）
７  アパーチャー
２３  第１焦点（焦点）
７１  第２焦点（焦点）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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